本文關鍵詞：低品位硼鎂礦活化技術及參數優(yōu)化研究

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【摘要】：我國雖然是硼資源比較豐富的國家,但絕大多數硼礦資源條件較差,礦石品位較低。目前,普遍被開采和加工利用的原礦是僅占我國硼礦總儲量6.64%的高品位硼鎂礦石,而對于儲量超過總儲量一大半的低品位硼鎂礦則受礦石品位的限制而丟棄很少應用。這既對資源造成巨大浪費,又占用土地,影響環(huán)境。礦產資源屬不可再生資源,因此對于低品位礦產資源的開發(fā)利用就顯得迫在眉睫。本文以遼寧寬甸低品位硼鎂礦為原料,研究采用酸解法和高溫法兩種方法對低品位硼鎂礦中硼、鎂、鈣、硅等植物生長所需元素進行活化及對相關參數進行優(yōu)化,制備既富含植物必須營養(yǎng)元素硼、鎂、硅、鈣等養(yǎng)分又具有調理土壤的產品,在為我國低品位硼鎂礦資源有效利用提供合理的工藝技術的同時,為我國農業(yè)的發(fā)展作貢獻。主要研究結果如下:1.探明了低品位硼鎂礦的物相表征和化學組成。研究表明原礦中主要物相為鈣鈦礦(MgSiO_3)、菱鎂礦(MgCO_3)、鎂橄欖石(Mg_2SiO_4)、α-石英(SiO_2),結構相對復雜;礦石中B_2O_3含量為9.69%,不適合工業(yè)生產硼酸。但是礦石中還含有MgO_32.61%、SiO_2 20.28%、CaO 6.79%、Fe_2O_3 2.3%、Al_2O_3 1.08%。通過一定的技術工藝進行活化,使其養(yǎng)分由難溶態(tài)轉化為作物有效態(tài)來制備既富含植物必須營養(yǎng)元素硼、鎂、硅、鈣等養(yǎng)分,又具有調理土壤功能的農業(yè)化學產品,應用前景十分廣闊。2.研究分別采用硫酸和硝酸來進行酸解試驗,探討了酸解過程中酸濃度、酸用量、反應時間、礦粉粒度等因素影響。結果表明:四種因素對反應均有一定的影響;與硝酸酸解法相比,硫酸酸解法反應過程更容易控制且反應更加完全,生產成本更低,適合工業(yè)生產。正交試驗確定了硫酸酸解最佳工藝條件為:硫酸濃度為75%,酸用量為理論用量的130%,反應礦粉粒度為過100目篩,在80 r/min攪拌速度下反應10 min。在此條件下酸解產物中水溶性B_2O_3、MgO、CaO含量分別為4.92%、15.35%、2.93%,有效SiO_2含量為0.49%,pH值為3.27呈酸性。研究還采用高溫煅燒法對低品位硼鎂礦進行活化。探索了煅燒溫度、煅燒時間、礦粉粒度對反應的影響,并對煅燒物進行了物相分析。研究表明,煅燒過程中原礦中的菱鎂礦相(MgCO_3)發(fā)生分解生成了少量游離的氧化鎂(MgO);試驗確定了最佳煅燒條件為:煅燒溫度850℃,煅燒時間和礦物粒度分別為3 h和80-100目。在此條件下煅燒物中水溶性B_2O_3含量為2.53%,有效MgO、CaO含量分別為25.35%和6.34%,與原礦樣中MgO、CaO總量相比有效化程度分別達到了78%和93%,有效SiO_2含量達到了5.55%,pH為11.50呈堿性。3.研究還探索了硫酸銨與煅燒后物料焙燒對鎂有效性的影響。結果表明:焙燒溫度、焙燒時間和硫酸銨加入量對反應都有影響,溫度過高會造成過燒現(xiàn)象;優(yōu)化工藝條件為:焙燒溫度為475℃,n((NH4)2SO_4):n(MgO)為1.4:1,焙燒4 h。在此條件下產物中水溶性MgO含量達到了最大16.11%,水溶性B_2O_3、CaO含量分別為4.30%和5.23%,比焙燒前樣品中水溶性含量有顯著增加,有效SiO_2含量達到了5.56%,pH為6.14呈弱酸性。4.對兩種工藝處理后的樣品進行物理性狀分析,結果表明:不同工藝處理的礦粉含水量都低于5%,粒度80目,符合國家標準要求。綜上所述,兩種方法都能達到活化低品位硼鎂礦的目的,酸法產物pH為3.27,可以廣泛在我國北方堿性土壤中施用;高溫法產物pH為11.50,可以在我國南方酸性土壤中施用。這樣既可以補充土壤中硼鎂硅鈣等中微量元素,又可以改良土壤結構。也可以對高溫法產物進行硫酸銨焙燒,使有效鎂變成水溶性鎂以提高元素利用率,同時還可以降低高溫煅燒物的pH以達到植物正常生長范圍。
【關鍵詞】：低品位硼鎂礦 活化技術 酸解法 高溫法 硫酸銨焙燒
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD982
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 1 文獻綜述12-22
• 1.1 硼礦資源概況12-15
• 1.1.1 國內硼礦資源分布概況12-13
• 1.1.2 國外硼礦資源分布概況13
• 1.1.3 國內硼礦資源開發(fā)利用概況13-14
• 1.1.4 國外硼礦資源開發(fā)利用概況14-15
• 1.2 我國硼鎂礦開發(fā)利用概況15-17
• 1.2.1 硼鎂礦組成和分布15
• 1.2.2 我國硼鎂礦利用現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 我國低品位硼鎂礦綜合利用進展16-17
• 1.3 鎂、硼、硅、鈣肥發(fā)展現(xiàn)狀17-22
• 1.3.1 鎂肥對植物作用研究及發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 硼肥對植物作用研究及發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.3.3 硅肥對植物作用研究及發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.3.4 鈣肥對植物作用研究及發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 2 研究背景、內容和技術路線22-25
• 2.1 研究背景及目的22-23
• 2.2 研究內容23-24
• 2.3 技術路線24-25
• 3 低品位硼鎂礦化學組成成分及物相分析25-30
• 3.1 引言25
• 3.2 試驗材料與方法25-26
• 3.2.1 試驗材料25
• 3.2.2 試驗方法25
• 3.2.3 測定項目及方法25-26
• 3.2.4 數據處理26
• 3.3 結果與分析26-29
• 3.3.1 低品位硼鎂礦中主要化學組成成分分析26-27
• 3.3.2 低品位硼鎂礦樣品pH值測定結果27
• 3.3.3 低品位硼鎂礦樣品重金屬含量測定結果27-28
• 3.3.4 低品位硼鎂礦樣品物相組成分析28-29
• 3.4 小結與討論29-30
• 4 酸法活化分解低品位硼鎂礦生產工藝研究30-50
• 4.1 引言30
• 4.2 材料與方法30-36
• 4.2.1 供試材料30
• 4.2.2 試驗方法30-33
• 4.2.3 測定項目及方法33-36
• 4.2.4 數據處理36
• 4.3 結果與分析36-48
• 4.3.1 硫酸酸解試驗結果分析36-39
• 4.3.2 硝酸酸解反應結果分析39-42
• 4.3.3 硫酸酸解法和硝酸酸解法比較分析42-43
• 4.3.4 正交試驗結果分析43-46
• 4.3.5 加標回收率試驗46
• 4.3.6 硫酸活化產物各元素含量與各主要技術指標測定分析46-48
• 4.4 小結與討論48-50
• 5 高溫煅燒活化分解低品位硼鎂礦生產工藝研究50-58
• 5.1 引言50
• 5.2 試驗材料與方法50-51
• 5.2.1 供試材料50
• 5.2.2 試驗方法50-51
• 5.2.3 測定項目及方法51
• 5.2.4 數據處理51
• 5.3 結果與分析51-57
• 5.3.1 煅燒溫度的影響51-52
• 5.3.2 煅燒時間的影響52-53
• 5.3.3 反應物粒度的影響53-54
• 5.3.4 煅燒產物XRD圖譜分析54-55
• 5.3.5 煅燒產物有效養(yǎng)分與水溶性養(yǎng)分對比55-56
• 5.3.6 煅燒產物各主要技術指標分析測定56-57
• 5.4 小結與討論57-58
• 6 硫酸銨與煅燒后物料焙燒對鎂有效性的影響研究58-66
• 6.1 引言58
• 6.2 材料與方法58-61
• 6.2.1 供試材料58
• 6.2.2 試驗方法58-60
• 6.2.3 測定項目及方法60
• 6.2.4 數據處理60-61
• 6.3 結果與分析61-64
• 6.3.1 硫酸銨焙燒單因素試驗結果分析61-63
• 6.3.2 硫酸銨焙燒正交試驗結果分析63-64
• 6.3.3 產物各元素含量分析及主要技術指標64
• 6.4 經濟效益分析64-65
• 6.5 小結與討論65-66
• 7 結論及展望66-68
• 7.1 結論66
• 7.2 研究不足與展望66-68
• 參考文獻68-78
• 致謝78

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1 鄒德昌;采用酸解法從廢鎢銅合金中分離鎢與銅[J];稀有金屬材料與工程;1989年04期

2 印天壽;油菜籽硫葡糖甙速測技術的研究 Ⅱ、酸解法的硫酸鋇濁度分析法[J];中國油料;1985年04期

3 徐偉s，

本文編號：796299